Najbardziej niebezpieczne są wysokie budynki

Poprawne działanie i współpraca wszystkich elementów zabezpieczeń przeciwpożarowych ma szczególne znaczenie w wysokich budynkach, gdzie podjęcie akcji ratowniczej z zewnątrz jest bardzo utrudnione, a w przypadku kondygnacji położonych powyżej 50 m – wręcz niemożliwe. Obiekty tego typu przez czas niezbędny do ewakuacji muszą „bronić się same”, co oznacza, że drogi ewakuacyjne muszą pozostać drożne i wolne od dymu, aby zapewnić ludziom możliwość bezpiecznego opuszczenia budynku. Zgodnie z wymogami prawnymi funkcję zabezpieczenia poziomych i pionowych dróg ewakuacji pełni ciśnieniowy system wentylacji pożarowej.

[srodtytul]Zgodnie z prawem[/srodtytul]

O konieczności zastosowania stosownych rozwiązań decydują zapisy rozporządzenia ministra spraw wewnętrznych i administracji w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (najnowsza wersja tych przepisów została podpisana w marcu br.). Zgodnie z zapisami tego rozporządzenia system gradacji ciśnienia powinien być stosowany w budynkach wysokich (o wysokości od 25 do 55 m) dla stref pożarowych innych niż ZL IV (mieszkalne) i PM (przemysłowo-magazynowe) oraz we wszystkich budynkach wysokościowych (o wysokości przekraczającej 55 m).

Oprócz zapisów warunków technicznych szczególne znaczenie dla inwestorów ma stanowisko firm ubezpieczeniowych, których wymagania dotyczące poziomu zabezpieczenia przeciwpożarowego budynku są niejednokrotnie znacznie bardziej rygorystyczne niż wymagania stawiane przez przedstawicieli Państwowej Straży Pożarnej. W efekcie istnieją w Polsce budynki dopuszczone do eksploatacji, ale nieubezpieczone. Ryzyko związane z wszelkimi zdarzeniami w takim obiekcie może w znacznym stopniu zakłócić spokojny sen właściciela budynku.

– Instalacja wentylacji pożarowej nie spełni swojego zadania, jeżeli jej projekt nie będzie uwzględniał innych instalacji zabezpieczenia przeciwpożarowego budynku, czyli systemów detekcji i sterowania oraz instalacji tryskaczowej, a także takich elementów, jak podział obiektu na strefy pożarowe, jego klasę odporności ogniowej, kategorię zagrożenia ludzi, właściwości palne materiałów stanowiących wyposażenie wnętrz – wyjaśnia dr inż. Grzegorz Kubicki z Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej. – Obecnie realizowane projekty zgodnie z przepisami prawa muszą być wykonywane według tzw. scenariusza rozwoju zdarzeń w czasie pożaru. Założenia scenariusza opisują jednoznacznie sposób działania systemu wentylacji pożarowej i kolejność uruchamiania jego poszczególnych elementów.

Polskie przepisy i normy nie podają jednej uniwersalnej metody projektowania systemów wentylacji pożarowej. Ogólnikowe zapisy i najczęściej niejednoznaczne wskazówki prowadzą do sytuacji, w której bardzo duży odsetek instalacji wykonywanych jest na zasadach szeroko pojętej „wiedzy technicznej”, nierzadko w oderwaniu od warunków rzeczywistych. W efekcie bardzo częstym zjawiskiem jest powstawanie instalacji spełniających wprawdzie wymogi formalne, ale dających małe szanse ochrony życia ludzkiego podczas rzeczywistego zagrożenia pożarowego.

Obecnie powszechnie stosowane są dwie metody projektowania systemów wentylacji pożarowej w budynkach wysokich, jedna oparta na standardach francuskich, druga na zaleceniach normy 12101-6. W obu przypadkach system ochrony pionowych dróg ewakuacji w celu spełnienia nadrzędnej funkcji, jaką jest umożliwienie bezpiecznej ewakuacji ludzi, musi spełniać trzy podstawowe zadania. Po pierwsze należy wytworzyć i utrzymać stabilne nadciśnienie w klatce schodowej w stosunku do przestrzeni otaczającej. Takie działania podejmuje się, kiedy wszystkie prowadzące na klatkę schodową drzwi są zamknięte. Po drugie należy chronić klatkę schodową podczas prowadzenia ewakuacji i akcji ratowniczej. Jest to możliwe, jeżeli w otwartych drzwiach pomiędzy klatką schodową i korytarzem lub wyjściem z budynku utrzymana zostanie minimalna, określona przepisami, prędkość przepływu powietrza. Po trzecie trzeba utrzymać nadciśnienie w klatce na takim poziomie, żeby opuszczający budynek ludzie mogli się do niej dostać.

[srodtytul]Nie ma uniwersalnego systemu[/srodtytul]

Wytworzenie w klatce schodowej nadciśnienia rzędu 50 Pa wydaje się niezbyt skomplikowanym zadaniem. Wystarczy na podstawie prostych obliczeń dobrać urządzenie wentylatorowe pozwalające na dostarczenie do chronionej przestrzeni wymaganej ilości powietrza. Prawdziwe problemy zaczynają się jednak w momencie, kiedy mówimy o stabilnym, utrzymywanym z wymaganą dziesięcioprocentową skutecznością, nadciśnieniu na całej wysokości klatki schodowej.

– Jak wykazują wieloletnie doświadczenia, w klatkach schodowych budynków wysokich zawsze występują różnice ciśnienia na poszczególnych kondygnacjach – tłumaczy Grzegorz Kubicki. – W sprzyjających warunkach wahania te nie są duże i nie wpływają w widoczny sposób na rozkład ciśnienia. Jeżeli jednak warunki zewnętrzne są niekorzystne (np. w zimie), różnica ciśnienia na klatce schodowej pomiędzy dolnymi i górnymi kondygnacjami budynku w zależności od jego wysokości może znacznie przekroczyć 100 Pa. Taka różnica jest już bardzo niebezpieczna dla prowadzenia skutecznej ewakuacji obiektu.

Nie ma jednego uniwersalnego systemu gwarantującego wysoki stopień niezawodności w każdych warunkach. Z większym lub mniejszym powodzeniem stosowane są systemy wykorzystujące klapy upustowe, które ograniczają wpływ tzw. komina termicznego. Nadzieję na znaczną poprawę sytuacji dają również stale prowadzone badania i eksperymenty naukowe nad bardziej niezawodnymi metodami ochrony przed zadymieniem przestrzeni klatki schodowej. To na przykład prowadzone z moim udziałem, bardzo zaawansowane badanie nowatorskiego systemu nawiewu regulowanego odbywające się na poligonie doświadczalnym w Krakowie.

W zależności od przyjętych standardów doboru instalacji napowietrzania klatek schodowych konieczne jest osiągnięcie wymaganej prędkości powietrza w otwartych drzwiach klatki schodowej (od 0,5 do 2 m/s). Jeżeli zakładamy, że drzwi zostaną otwarte wyłącznie na jednej kondygnacji, spełnienie tego warunku jest stosunkowo proste i możliwe do spełnienia. Inaczej wygląda sytuacja, jeżeli w scenariuszu pożarowym zakładamy jednoczesną ewakuację i akcję ratowniczą, czyli spodziewamy się, że otwarte będą dwie pary drzwi, na kondygnacji objętej pożarem oraz na poziomie wyjścia z budynku. Jak wykazują prowadzone badania, w takim przypadku osiągnięcie identycznej prędkości przepływu w drzwiach jest praktycznie niewykonalne. Początkowe różnice ciśnienia powodują, że strumienie powietrza przepływające przez drzwi na parterze i piętrze będą różne. Przykładowo, podczas prowadzenia klasycznego nawiewu wielopunktowego, przy prędkości przepływu na parterze rzędu 2 m/s, na ósmym piętrze prędkość powietrza wynosiła już blisko 4 m/s.

[srodtytul]Obojętne na przepisy[/srodtytul]

Obowiązujące w Polsce przepisy wymagają zastosowania ochrony przed zadymieniem w przedsionkach klatek schodowych w przeważającej części budynków wysokich (wyjątek w tej grupie stanowią obiekty PM i budynki ZL IV). To uzasadniony wymóg, zastrzeżenia specjalistów budzą natomiast zbyt ogólnikowe zapisy dotyczące wymagań dla przedsionków.

– Rozporządzenie określa jedynie minimalne wymiary rzutu podłogi przedsionka, nie ograniczając jego wielkości – wyjaśnia Grzegorz Kubicki. – Brak jest również zapisu, ile drzwi z przedsionka może prowadzić na korytarze ewakuacyjne. Brak tych ograniczeń daje swobodę w aranżacji przedsionków, co niestety najczęściej powoduje bardzo duże kłopoty w prawidłowym wykonaniu systemu wentylacji pożarowej. Nie warto nawet wspominać o kuriozalnych przypadkach uznawania za przedsionek długich korytarzy ewakuacyjnych z kilkoma wyjściami do dalszej części budynku. Rozważyć należy natomiast często stosowane rozwiązanie, w którym przedsionek pożarowy łączy dwie części korytarza. Jeżeli w trakcie ewakuacji na palącej się kondygnacji otwarte zostaną drzwi po obu stronach przedsionka, nie uda się zapewnić w nich wymaganej prędkości przepływu powietrza. Powietrze jest gazem całkowicie obojętnym na przepisy i podlega jedynie prawom fizyki – zżyma się dr Kubicki. I dodaje: Jeżeli po obu stronach przedsionka występować będzie różnica ciśnienia wywołana przez rozwijający się pożar, a jest to niemal pewne, znaczna część strumienia nawiewanego powietrza popłynie w kierunku niższego ciśnienia. W niektórych przypadkach może dojść nawet do sytuacji, kiedy przez chronioną strefę przedsionka zacznie przepływać dym.

Problem ten uwzględniono już w standardach stosowanych w niektórych krajach Europy Zachodniej, gdzie niedopuszczalne jest stosowanie więcej niż jednych drzwi prowadzących z korytarzy do przedsionka pożarowego.

[ramka][b]dr inż. Grzegorz Kubicki Politechnika Warszawska, Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji, kierownik studium podyplomowego „Systemy oddymiania budynków – wentylacja pożarowa”[/b]